點(diǎn)腐蝕防護(hù)在核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管中的探討

蔡長磊（山東核電有限公司，山東　海陽　265166）

點(diǎn)腐蝕防護(hù)在核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管中的探討

蔡長磊
（山東核電有限公司，山東海陽265166）

摘要:蒸汽發(fā)生器傳熱管中出現(xiàn)的微小穿孔被稱為點(diǎn)腐蝕。點(diǎn)腐蝕的產(chǎn)生原因是局部腐蝕電池的形成。由于點(diǎn)腐蝕的出現(xiàn)不但會(huì)造成由于穿孔而導(dǎo)致的降質(zhì)，還會(huì)引發(fā)由于局部腐蝕先導(dǎo)而導(dǎo)致的核電站強(qiáng)迫停堆事故，因此對(duì)于核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管點(diǎn)腐蝕的保護(hù)顯得十分重要。本文對(duì)點(diǎn)腐蝕的發(fā)生原因和預(yù)防措施進(jìn)行分析論述，以期為核電站蒸汽發(fā)生器產(chǎn)熱管的優(yōu)化提供參考。

關(guān)鍵詞:蒸汽發(fā)生器；點(diǎn)腐蝕；核電站

0　前言

腐蝕點(diǎn)是一種嚴(yán)重的降質(zhì)機(jī)理，一旦管壁材料出現(xiàn)少量損失，就會(huì)造成管壁穿孔，局部腐蝕常常是由于點(diǎn)腐蝕所造成的。當(dāng)出現(xiàn)疲勞降質(zhì)時(shí)，隨著交變應(yīng)力的作用，會(huì)造成疲勞裂紋的擴(kuò)展由此而引發(fā)管壁破裂。而點(diǎn)腐蝕的發(fā)生也會(huì)導(dǎo)致核電站被迫停堆。本文中，筆者對(duì)點(diǎn)腐蝕的發(fā)生原因和預(yù)防措施進(jìn)行分析論述，以期為核電站蒸汽發(fā)生器產(chǎn)熱管的優(yōu)化提供參考。

1　蒸汽發(fā)生器傳熱管的點(diǎn)腐蝕

1.1點(diǎn)腐蝕的發(fā)生機(jī)理

一般情況下，處于腐蝕環(huán)境中的材料容易受到環(huán)境的影響而發(fā)生均無腐蝕，但除了均勻腐蝕外，金屬也常會(huì)因局部腐蝕而遭受點(diǎn)腐蝕的侵害。該類腐蝕的發(fā)生多出現(xiàn)于金屬氧化膜的破損部位。點(diǎn)腐蝕一旦出現(xiàn)，就會(huì)引發(fā)由于自維持或者自催化而導(dǎo)致的腐蝕坑的自激或者擴(kuò)張，管壁由此遭受破損。點(diǎn)腐蝕是目前最具侵蝕能力的一種腐蝕作用之一。

點(diǎn)腐蝕的產(chǎn)生會(huì)伴隨著點(diǎn)腐蝕電位的出現(xiàn)，隨著腐蝕電位的升高點(diǎn)腐蝕所受到的阻力也會(huì)逐步增加。為此，點(diǎn)腐蝕電位也就成了能夠衡量鈍化膜穩(wěn)定性的一種重要變量。點(diǎn)腐蝕的發(fā)生機(jī)理如下：由于蒸汽發(fā)生器傳熱管在泥渣堆中隨著金屬離子以及氧濃度的縮減而出現(xiàn)局部的腐蝕點(diǎn)，或在二次側(cè)介質(zhì)的湍流、一次側(cè)交變應(yīng)力、化學(xué)侵蝕的作用下，出現(xiàn)氧化膜(或鈍化膜)破裂現(xiàn)象，當(dāng)氧化層脫落時(shí)，就會(huì)使得管壁形成點(diǎn)腐蝕?？觾?nèi)的氧損耗將會(huì)使其表面形成氧濃度差電池，此時(shí)腐蝕坑的穿透速率將會(huì)進(jìn)一步加快。

1.2點(diǎn)腐蝕的環(huán)境因素

氯化物、硫酸鹽等雜質(zhì)的出現(xiàn)是產(chǎn)生雜質(zhì)的主要原因，而雜質(zhì)的出現(xiàn)也是導(dǎo)致凝汽器泄漏、焊縫泄漏以及樹脂顆粒和離子交換引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的主要因素。點(diǎn)腐蝕就是由于這些酸性雜質(zhì)使得材料產(chǎn)生局部酸化而導(dǎo)致的。如果環(huán)境中存在銅離子，或者環(huán)境被氧化，那么這種腐蝕現(xiàn)象將會(huì)被加劇。加上管壁上的污垢聚集，終會(huì)導(dǎo)致化學(xué)雜質(zhì)的濃縮從而加劇點(diǎn)腐蝕過程。

2　點(diǎn)腐蝕的防護(hù)

由于點(diǎn)腐蝕的出現(xiàn)不但會(huì)造成由于穿孔而導(dǎo)致的降質(zhì)，還會(huì)引發(fā)由于局部腐蝕先導(dǎo)而導(dǎo)致的核電站強(qiáng)迫停堆事故，因此對(duì)于核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管點(diǎn)腐蝕的保護(hù)顯得十分重要。對(duì)于點(diǎn)腐蝕的預(yù)防性管理，旨在防止傳熱管腐蝕的產(chǎn)生并對(duì)缺陷進(jìn)行及時(shí)整治，而損傷管理則是在確定損失出現(xiàn)之后，為對(duì)損失加以控制采取的相應(yīng)檢修措施。目前，對(duì)于點(diǎn)腐蝕的防護(hù)主要包括以下幾個(gè)方面。

2.1傳熱材料的選擇

鉻和鎳是比較有效的降低點(diǎn)腐蝕傾向的材料。而鉬的加入，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)材料的抗腐蝕性。不銹鋼能夠具備預(yù)防點(diǎn)腐蝕的能力主要是由于其能夠在材料的表面形成鈍化膜，而鈍化膜抗腐蝕性的好壞主要取決于材料中的鉻和鉬的含量。一旦鈍化膜受到損傷，或者出現(xiàn)鈍化膜不完整情況，就會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)腐蝕的出現(xiàn)。此時(shí)點(diǎn)腐蝕的形成主要是由于不銹鋼中的非金屬夾雜物的存在，因?yàn)椴讳P鋼表面鈍化膜的連續(xù)性受到破壞，致使金屬表層出現(xiàn)了微電池，腐蝕現(xiàn)象由此發(fā)生。

熱處理合金690是大亞灣、嶺澳核電站以及秦山二期核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管所使用的共同材料，這種材料也是當(dāng)前最為普遍的一種傳熱管材料。合金690是一種奧氏體鎳合金，它的鉻含量高達(dá)28%-31%。由于均勻腐蝕速率很低，導(dǎo)致這種材料在一回路中不會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕破裂；而二回路中該類材料的抗腐蝕能力和晶間腐蝕能力都很好，在抗點(diǎn)腐蝕性能和物理性能、力學(xué)性能方面都有良好的效果。

2.2清洗管板上的泥渣堆和管子

美國某公司依據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)，提出了預(yù)防性清洗以及恢復(fù)性清洗方法來應(yīng)對(duì)傳熱管的二次側(cè)降質(zhì)。預(yù)防性清洗方法主要用來避免管壁上的污垢以及管板上的泥渣沉積，以防止這些有害物質(zhì)使得支撐板的縫隙被堵塞，或者管壁上有污垢堆積等?；謴?fù)性清洗則是指在有害環(huán)境的侵襲下，對(duì)環(huán)境進(jìn)行改善。比較常見的方法包括泥渣槍清洗、鼓泡清洗、低壓噴淋清洗以及上部管束水力清洗等。

如果所用材料為合金材料，由于這類材料的應(yīng)力腐蝕和點(diǎn)腐蝕能力較弱，應(yīng)確保管壁得到?jīng)_刷，從而較少雜質(zhì)堆積導(dǎo)致管材受到侵蝕的可能。當(dāng)污垢和泥渣的數(shù)量達(dá)到1360-1810kg時(shí)，利用除垢劑進(jìn)行化學(xué)清洗或者在除垢劑處理后的多個(gè)換料周期進(jìn)行上部水管沖洗，都將達(dá)到保護(hù)管壁的效果。

2.3傳熱管的無損檢測

如果能夠?qū)φ羝l(fā)熱器的傳熱管進(jìn)行無損檢測就能夠有效的控制點(diǎn)腐蝕的影響，從而減少強(qiáng)迫停堆的發(fā)生。點(diǎn)腐蝕坑中的沉積物主要包括硫化物、金屬銅以及氧化鉻等物質(zhì)，可以軸向探頭的渦流實(shí)現(xiàn)對(duì)沉積銅的腐蝕檢測。由于點(diǎn)腐蝕的尺寸較小，并且會(huì)出現(xiàn)大量的銅引發(fā)高導(dǎo)電性，使用軸向探頭渦流檢測的深度準(zhǔn)確性將受到一定的限制。此時(shí)可考慮選擇用雙頻(100kHz和600kHz)的多參數(shù)渦流探頭來抑制銅產(chǎn)生的影響。

3　結(jié)論

腐蝕處理是一種事后處理現(xiàn)象，具有一定的被動(dòng)性，難以真正消除腐蝕的目的，為了預(yù)防腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，就要在腐蝕發(fā)生之前加以合理控制。對(duì)于點(diǎn)腐蝕的預(yù)防性管理，旨在防止傳熱管腐蝕的產(chǎn)生并對(duì)缺陷進(jìn)行及時(shí)整治，而損傷管理則是在確定損失出現(xiàn)之后，為對(duì)損失加以控制采取的相應(yīng)檢修措施。由于點(diǎn)腐蝕的出現(xiàn)不但會(huì)造成由于穿孔而導(dǎo)致的降質(zhì)，還會(huì)引發(fā)由于局部腐蝕先導(dǎo)而導(dǎo)致的核電站強(qiáng)迫停堆事故，因此對(duì)于核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管點(diǎn)腐蝕的保護(hù)顯得十分重要。

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